ArticlePDF AvailableAbstractSampah merupakan masalah yang belum terselesaikan dimana 14% dari jumlah 30% sampah anorganik merupakan sampah plastik. Upaya dalam mengelola sampah plastik yaitu mengurangi ukuran sampah plastik untuk di kelola. Mesin pencacah plastik merupakan alat yang digunakan untuk mengurangi ukuran sampah plastik. Salah satu komponen penting dalam mesin pencacah plastik yaitu pisau. Penentuan bahan pada penggunaan pisau adalah salah satu langkah dalam proses pembuatan pisau. Simulasi model dalam pemilihan bahan dapat digunakan untuk memprediksi bahan yang tepat secara segi mekanis. Penelitian yang telah dilakukan memiliki tujuan menentukan bahan yang efektif dengan menggunakan FEM dari segi pemenuhan standar karakteristik desain mekanis dari desain pisau. Hasilnya semua bahan yang diajukan memenuhi syarat desain dalam pembuatan pisau dengan kondisi pembebanan operasi. Namun, bahan yang direkomendasikan secara segi teknis mekanik dalam pembuatan pisau pencacah plastik yaitu JIS SUP 9. Hal tersebut dikarenakan memiliki nilai Equivalent Von-Mises Stress 27,695 x 10-2 MPa, Equivalent Elastic Strain 12,882 x 10-7 m/m, Total Deformation 17,722 x 10-10 m dan Safety Factor 15 hasil simulasi yang optimal dari bahan lainnya. Discover the world's research25+ million members160+ million publication billion citationsJoin for freeContent may be subject to copyright. SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 85 PENERAPAN METODE ELEMEN HINGGA DALAM PEMILIHAN BAHAN PADA DESAIN PISAU MESIN PENCACAH PLASTIK AN APPLICATION FINITE ELEMENT METHOD IN MATERIAL SELECTION FOR PLASTIC BLADE CRUSHER MACHINE Rizqi Ilmal Yaqin1, Bambang Hari Priyambodo2, Angger Bagus Prasetiyo3, Mega Lazuardi Umar4 1Program Studi Permesinan Kapal, Politeknik Kelautan dan Perikanan Dumai, Dumai, Indonesia 2Program Studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Warga Surakarta, Sukoharjo, Indonesia 3Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Yogyakarta, Sleman, Indonesia 4Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banyuwangi, Banyuwangi, Indonesia email Received 31 Mei 2021 Accepted 04 Agustus 2021 Published 04 Agustus 2021 © 2021 SJME Kinematika All Rights Reserved. Abstrak Sampah merupakan masalah yang belum terselesaikan dimana 14% dari jumlah 30% sampah anorganik merupakan sampah plastik. Upaya dalam mengelola sampah plastik yaitu mengurangi ukuran sampah plastik untuk di kelola. Mesin pencacah plastik merupakan alat yang digunakan untuk mengurangi ukuran sampah plastik. Salah satu komponen penting dalam mesin pencacah plastik yaitu pisau. Penentuan bahan pada penggunaan pisau adalah salah satu langkah dalam proses pembuatan pisau. Simulasi model dalam pemilihan bahan dapat digunakan untuk memprediksi bahan yang tepat secara segi mekanis. Penelitian yang telah dilakukan memiliki tujuan menentukan bahan yang efektif dengan menggunakan FEM dari segi pemenuhan standar karakteristik desain mekanis dari desain pisau. Hasilnya semua bahan yang diajukan memenuhi syarat desain dalam pembuatan pisau dengan kondisi pembebanan operasi. Namun, bahan yang direkomendasikan secara segi teknis mekanik dalam pembuatan pisau pencacah plastik yaitu JIS SUP 9. Hal tersebut dikarenakan memiliki nilai Equivalent Von-Mises Stress 27,695 x 10-2 MPa, Equivalent Elastic Strain 12,882 x 10-7 m/m, Total Deformation 17,722 x 10-10 m dan Safety Factor 15 hasil simulasi yang optimal dari bahan lainnya. Kata Kunci pisau, pemilihan bahan, FEA, mesin pencacah plastik Abstract Garbage is an unresolved problem where 14% of the 30% inorganic waste is plastic waste. Efforts in managing plastic waste are reducing the size of plastic waste to be managed. The plastic chopping machine is a tool used to reduce the size of plastic waste. One of the important components in a plastic chopping machine is a knife. Determining the material used for the knife is one of the steps in the knife-making process. Model simulation in material selection can be used to predict mechanically correct materials. The research that has been carried out has the aim of determining the effective material using FEM in terms of meeting the standard mechanical design characteristics SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 86 of the blade design. As a result, all of the materials submitted meet the design requirements in the manufacture of knives under operating loading conditions. However, the recommended material in terms of technical mechanics in making plastic chopping blades is JIS SUP 9. This is because it has an Equivalent Von-Mises Stress value 27,695 x 10-2 MPa, Equivalent Elastic Strain 12,882 x 10-7 m / m, Total Deformation 17,722 x 10-10 m and Safety Factor 15 optimal simulation results from other materials. Keywords blade, material selection, FEA, plastic crusher machine DOI How to cite Yaqin, Priyambodo, Prasetiyo, & Umar, “Penerapan Metode Elemen Hingga dalam Pemilihan Bahan pada Desain Pisau Mesin Pencacah Plastik”. Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 62, 85-98, 2021. PENDAHULUAN Sampah di Indonesia merupakan masalah yang belum terselesaikan. Seiring dengan bertambahnya penduduk, volume sampah yang dihasilkan juga akan mengalami kenaikan. Komposisi sampah yang dihasilkan dari kegiatan manusia yaitu 60-70% sampah organik dan 30-40% sampah non organik dengan 14% sampah non organik adalah sampah plastik [1]. Disisi lain, Indonesia merupakan negara peringkat kedua dunia yang menghasilkan sampah plastik di laut dengan laju 0,52 kg sampah/ orang/ hari atau jika dikalkulasikan menjadi 3,22 MMT/tahun [2]. Beberapa upaya dalam penanganan sampah plastik yang melimpah di Indonesia telah dilakukan. Salah satu upaya yang sering dikenal yaitu 3R Reuse, Reduce dan Recycle. Upaya 3R dilakukan untuk memanfaatkan sampah plastik sebagai bahan daur ulang agar sampah plastik berkurang karena sampah plastik sangat berbahaya bagi lingkungan dan sulit untuk terurai [3]. Upaya awal dalam pengolahan limbah plastik agar dapat diolah menjadi bahan baku yaitu dengan memperkecil ukuran plastik tersebut agar seragam. Mesin pencacah plastik merupakan langkah awal sebagai alat agar sampah plastik dapat diproses selanjutnya [4]. Mesin pencacah plastik merupakan alat yang sering dimiliki oleh pengusaha plastik menengah ke atas. Oleh karena itu, beberapa peneliti sedang mengembangkan jenis mesin pencacah plastik yang efektif dan efisien dengan biaya yang relatif rendah. Teknologi pencacah plastik umumnya menggunakan mesin pencacah yang terdiri dari pisau-pisau yang bergerak dan diam. Beberapa mekanisme pencacahan dari mesin pencacah yaitu tipe penghancur [5] dan tipe gunting [6]. Pisau mesin pencacah sangat diperhatikan dalam proses pembuatannya karena terhubung dengan poros mesin sehingga menimbulkan gaya potong akibat putaran tersebut [7]. Hal ini menjadikan pisau mesin pencacah sangat diperhatikan dalam desain dan pembuatannya. Bahan merupakan salah satu aspek penting dalam desain suatu komponen mesin. Hal tersebut dikarenakan bahan memiliki peran penting terhadap kekuatan, kekakuan dan karakteristik lainnya dari sebuah desain komponen penting [8]. Pemilihan bahan adalah suatu tindakan awal yang mendasar dalam membuat desain suatu komponen. Hal tersebut dikarenakan terdapat jenis bahan yang sulit untuk dipilih sesuai dengan persyaratan desain dan karakteristik penggunaan komponen tersebut [9]. Pemilihan bahan sendiri merupakan salah satu bagian dari proses manufaktur dari desain komponen mesin. Tujuan dari pemilihan bahan untuk mencari bahan yang memiliki sifat yang sesuai dengan persyaratan yang dibutuhkan dalam proses desain komponen mesin [10]. Selain itu pemilihan bahan juga bertujuan untuk mencari nilai ekonomis dari desain komponen mesin. Beberapa tahun terakhir, peneliti banyak menghasilkan metode yang digunakan untuk strategi pemilihan bahan yang lebih baik dengan kebutuhan sifat dan karakteristik yang dibutuhkan. Selain itu metode pemilihan bahan yang tepat dapat mengembangkan SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 87 jenis bahan baru yang dapat diaplikasikan pada desain [9]. Pemilahan bahan pisau mesin pencacah plastik merupakan salah satu bagian dari proses pembuatan pisau mesin pencacah plastik. Beberapa penelitian telah menawarkan bahan-bahan yang sering digunakan pada pisau mesin pencacah plastik antara lain AISI 1045 [11], JIS SKD 11 [12], HSS 18% Cr, DIN 885, ST 37 [13] dan VCN 150. Bahan yang sering digunakan untuk pisau mesin pencacah ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing sehingga perlu dikaji lagi tentang efektifitas dan efisiensi pada mesin pencacah plastik. Beberapa cara untuk pengambilan keputusan dalam pemilihan bahan sebagai pisau mesin pencacah plastik telah dilakukan. Namun, korelasi dari segi teknis dan ekonomis pemilihan bahan masih belum diperhatikan. Dewasa ini, pemilihan bahan pada komponen mesin dengan mengembangkan menggunakan simulasi pemodelan mendapat ketertarikan para rekayasawan dan peneliti. Perancangan dari komponen yang bertujuan untuk masa pakai yang lama perlu adanya pemilihan bahan yang serius. Metode yang mudah dalam pemilihan bahan secara pemodelan yaitu Finite Element Method FEM[14]. FEM merupakan sebuah alat yang baik untuk memprediksi sistem mekanik, kondisi tegangan dan juga cara dasar dalam pemilihan bahan. Metode Elemen Hingga atau FEM menggunakan persamaan matematika sistematis untuk menghasilkan karakteristik dengan bantuan pemodelan komputer [15]. FEM pada dasarnya dapat digunakan untuk analisis statis komponen yang menghasilkan tegangan maksimum, deformasi dan regangan maksimum pada model. Pemodelan FEM terdiri dari beberapa bagian kecil elemen yang dipisahkan dengan node. Hubungan elemen dan node tersebut yang dapat dianalisis secara matematik. Semakin banyak jumlah elemen maka semakin akurat nilainya. FEM sendiri memiliki fasilitas untuk mengetahui sifat pembebanan dan prediksi dari perhitungan umur kelelahan suatu desain komponen [16]. Beberapa penelitian telah dilakukan dalam penggunaan pemilihan bahan pada desain komponen menggunakan metode FEM. Metode pemilihan dan verifikasi bahan pada excavator’s boom dapat menggunakan metode FEM dan secara teoritis. Hasil analisis boom excavator yaitu dengan desain merek tertentu dan bahan yang digunakan memenuhi syarat desain dengan menggunakan metode FEM [8]. FEM juga dapat digunakan untuk pemilihan bahan pembuatan gearbox casing [16]. Penggunaan FEM juga digunakan pada dunia biomedis untuk menentukan bahan dari komponen biomedis. Hasilnya penggunaan FEM dalam memprediksi bahan cukup optimal secara karakteristik mekanis dan mendapatkan rekomendasi bahan untuk pembuatan alat bantu biomedis [9], [14]. Selain itu penggunaan FEM dapat memprediksi kekuatan rangka dari komponen mesin sehingga dapat menentukan bahan yang cocok digunakan [10]. Oleh karena itu metode FEM dapat digunakan untuk rekomendasi pemilihan bahan pada suatu komponen mesin secara karakteristik desain mekanis. Berdasarkan paparan permasalahan diatas penggunaan FEM dapat digunakan dalam merekomendasikan bahan yang digunakan pada pembuatan pisau mesin pencacah plastik. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menentukan bahan yang efektif dengan menggunakan FEM dari segi pemenuhan standar karakteristik desain mekanis dari desain pisau mesin pencacah plastik. Analisis FEM sendiri digunakan untuk pemilihan dilakukan untuk mengukur tegangan Von Misses, regangan, jumlah deformasi dan angka keamanan penggunaan pisau mesin pencacah plastik. METODE PENELITIAN Pembuatan model 3D pisau pencacah plastik menggunakan software Autodesk Inventor 2019 dengan mempertimbangkan spesifikasi teknis yang digunakan pada dudukan mekanisme pencacah plastik tipe gunting yang akan digunakan. Gambar 1. menunjukkan gambar mekanisme pemotongan mesin pencacah plastik. Desain dari pisau SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 88 mesin pencacah plastik menyesuaikan dari dudukan pisau dan mekanisme pencacah plastik. Penggunaan desain pisau mesin pencacah plastik disesuaikan dengan tingkat kemudahan pembuatan dari bahan baku dan tingkat kemudahan modifikasi dari pisau pencacah. Bentuk dan geometri dari desain pisau pencacah plastik dapat ditunjukkan pada Gambar 2. Dan Tabel 1. Pemodelan simulasi pemilihan bahan menggunakan software Workbench ANSYS dengan convert desain dari Inventor 2019 ke ANSYS Gambar 1. Mekanisme dudukan pisau pencacah plastikGambar 2. Desain bentuk pisau mesin pencacah plastik Tabel 1. Ukuran geometri desain pisau pencacah plastik Analisa simulasi pemodelan menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan software ANSYS Pemilihan bahan pada model desain pisau pencacah plastik menjadi perhatian khusus pada simulasi model 3D pisau pencacah plastik. Penggunaan beberapa pilihan jenis bahan berdasarkan hasil survei pasar penggunaan bahan pada proses manufaktur pisau. Bahan yang sering digunakan sebagai pisau pencacah plastik yaitu SKD 11, VCN 150, JIS SUP 9 dan HSS 18%. Parameter masukan yang digunakan dalam analisa model pisau pencacah plastik ditunjukkan pada Tabel. 2. Semua bahan yang digunakan menggunakan bentuk isotropik. Analisa pemodelan juga dipengaruhi dengan sistem distribusi meshing pada model. Meshing pada model pisau pencacah plastik menggunakan tipe refinement dengan bentuk tetrahedral. Jumlah Node yang dihasilkan yaitu 30211 sedangkan jumlah Element sebanyak 14887. Bentuk meshing dan distribusi nya menggunakan skala halus di bagian yang memerlukan detail analisa. Bagian tersebut SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 89 berada pada bagian belokan yang tajam. Hal tersebut digunakan agar mendapatkan hasil perhitungan yang maksimal. Bentuk mesh dari pemodelan desain pisau pencacah plastik dapat ditunjukkan pada Gambar 3. Tabel 2. Sifat dari bahan pisau pada simulasi model Gambar 3. Meshing pada model pisau pencacah plastik. Gambar 4. Penentuan parameter a kondisi awal fixed support, b pembebanan pada model Gambar 4. a menunjukkan penentuan parameter kondisi awal model pisau mesin pencacah plastik. Penentuan kondisi awal proses simulasi model pisau mesin pencacah plastik menggunakan fixed support atau tumpuan tetap pada bagian sisi atas model pisau. Hal ini menunjukkan pada sisi pisau yang menerima tumpuan tetap merupakan bagian yang memiliki kontak/ tertempel langsung dengan sisi bagian tumpuan penggerak pisau mesin dinamis mesin pencacah plastik. Bagian tumpuan tersebut yang memiliki hubungan Penentuan kondisi awal fixed support Penentuan gaya yang bekerja SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 90 dengan mesin penggerak. Sedangkan kondisi pembebanan berada pada bagian sisi sebaliknya dari bagian kondisi awal. Gambar 4 b memperlihatkan bagian sisi yang terkena pembebanan sampah plastik. Model pembebanan yang digunakan pada simulasi model yaitu Force atau gaya. Kapasitas pembebanan pada kondisi simulasi menggunakan pembebanan terbesar kapasitas mesin yaitu 50 kg/jam. Kondisi kerja pada mesin pencacah pisau menggunakan kondisi sebenarnya dengan parameter yang di tunjukkan pada Tabel 3. Persamaan 1 menunjukkan konversi pembebanan terhadap gaya yang disimulasikan pada model pisau pencacah plastik. 2 Keterangan F = Gaya pembebanan N m = Massa plastik yang terbeban kg g = Konstanta gaya gravitasi m/s2 Hasil dari konversi pembebanan sesuai dengan persamaan 1 memiliki nilai sebesar 500 N. Pembebanan 500 N digunakan untuk masukan nilai pada bagian pembebanan model pisau. Tabel 3. Kondisi kerja pisau mesin pencacah plastik Hasil dari simulasi pemodelan atau bagian dari post processing pada simulasi pisau mesin pencacah plastik dengan beberapa parameter yaitu Equivalent Von Mises Stress, Equivalent Elastic Strain, Total Deformation, dan Safety Factor. Hubungan antara nilai Tegangan dan Regangan secara teoritis dapat direpresentasikan pada persamaan 2. 2 Keterangan = Tegangan yang terjadi Pa = Regangan m/m = Poison ratio = Modulus Young bahan GPa Sedangkan untuk perhitungan angka keamanan atau safety factor dari hasil simulasi model dapat menggunakan persamaan 3 [17]. 3 Keterangan N = Angka keamanan = Tegangan yield yang diijinkan bahan Pa = Tegangan maksimum yang diterima bahan Pa HASIL DAN PEMBAHASAN Equivalent Von Mises Stress Simulasi model pisau mesin pencacah plastik dengan menggunakan metode elemen hingga dapat memperhitungkan nilai suatu parameter secara sistematika. Hasil dari simulasi model pisau mesin pencacah plastik menggunakan analisa analisa tegangan statis dengan tidak menggunakan pengaruh dari getaran dan dinamika. Analisa tegangan pad desain sangat diperlukan menentukan posisi jika terjadi kegagalan pada desain komponen SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 91 mesin. Teori tersebut dapat diperkuat dengan menggunakan von mises. evaluasi dari teori von mises memprediksi pembebanan/ tegangan yang diterima pada bahan. Hasil dari pemodelan simulasi 3D menunjukkan adanya bentuk sebaran tegangan von mises pada model pisau mesin pencacah plastik dengan perbedaan jenis bahan yang digunakan dapat di tunjukkan pada Gambar 5. Bentuk sebaran dari tegangan von mises setiap variasi bahan menunjukkan daerah yang memiliki nilai tertinggi max pada simulasi pemodelan berada pada sisi dalam dan luar desain [18]. Fenomena ini dikarenakan memiliki dimensi yang lebih kecil dari pada bagian lainnya [19]. Hasil perbandingan equivalent von-mises stress dari berbagai bahan ditunjukkan Gambar 6. Berdasarkan hasil dari simulasi model terdapat nilai equivalent von-mises stress maksimum pada setiap jenis bahan HSS 18%, SKD 11, JIS SUP 9 dan VCN 150 secara berturut-turut yaitu 27,191 x 10-2 MPa; 28,733 x 10-2 MPa; 27,695 x 10-2 MPa dan 27,695 x 10-2 MPa. Sedangkan untuk nilai minimum equivalent von-mises stress setiap bahan secara berturut-turut yaitu 0,055 x 10-2 MPa; 0,054 x 10-2 MPa; 0,055 x 10-2 MPa dan 0,055 x 10-2 MPa. Nilai maksimum equivalent von-mises stress ditunjukkan dengan gambar warna merah sedangkan nilai minimum ditunjukkan dengan warna biru. Tegangan von mises dapat ditentukan dengan persamaan 4 [17]. 4 Proses perancangan pisau mesin pencacah plastik membutuhkan analisa kriteria tegangan von mises untuk menentukan tegangan pada titik tertentu pada daerah desain pisau yang menyebabkan kegagalan. Nilai efektif dari simulasi equivalent von-mises stress berada pada bahan HSS 18% dengan nilai maksimum yang diterima pada bahan paling yaitu sebesar 28,733 x 10-2 MPa. Fenomena itu menunjukkan bahan dengan equivalent von-mises stress maksimum yang rendah, maka bahan mampu memperkecil terjadinya kegagalan saat beroperasi [10]. Namun semua bahan yang disimulasikan masih pada keadaan aman karena masih berada di atas nilai batas tegangan bekerja yang diijinkan [20] pada bahan pisau mesin pencacah plastik. SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 92 Gambar 5. Hasil simulasi equivalent von mises stress pada model pisau dengan bahan a HSS 18% Cr, b SKD 11, c JIS SUP 9 dan d VCN 150. Gambar 6. Perbandingan equivalent von-mises stress pada berbagai jenis bahan Equivalent Elastic Strain Equivalent Elastic Strain merupakan luaran dari simulasi model dari pisau mesin pencacah plastik. Nilai dari Equivalent Elastic Strain sangat dipengaruhi oleh tegangan dan ukuran dari suatu model. Hasil dari Equivalent Elastic Strain hasil simulasi model pisau mesin pencacah plastik dengan variasi berbagai bahan ditunjukkan pada Gambar 7. Bentuk sebaran dari regangan tidak jauh dari hasil dari simulasi tegangan yang dihasilkan oleh simulasi dari pemodelan. Fenomena hasil simulasi model dikarenakan hubungan erat antara pembebanan yang bekerja dengan hasil tegangan dan regangan pada model [21]. Hal tersebut adanya korelasi dari hukum hooke pada suatu bahan [22] yang dapat ditunjukkan pada persamaan 4 4 Dimana adalah tegangan pada model, E adalah modulus young dari bahan dan regangan yang dihasilkan dari model. Persamaan hukum hooke membuktikan adanya perbandingan lurus antara tegangan dan regangan hasil simulasi model. SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 93 Gambar 7. Hasil simulasi equivalent strain pada model pisau dengan bahan a HSS 18% Cr, b SKD 11, c JIS SUP 9 dan d VCN 150 Gambar 8. Perbandingan equivalent elastic strain pada berbagai jenis bahan Hasil simulasi model pada Equivalent Elastic Strain dengan variasi berbagai bahan ditunjukkan Gambar 8. Berdasarkan hasil dari simulasi model didapatkan nilai dari Equivalent Elastic Strain yang maksimum pada setiap jenis bahan HSS 18%, SKD 11, JIS SUP 9 dan VCN 150 secara berturut-turut yaitu 13,595 x 10-7 m/m; 14,366 x 10-7 m/m; 12,882 x 10-7 m/m dan 13,510 x 10-7 m/m. Sedangkan untuk nilai minimum Equivalent Elastic Strain hasil simulasi pada setiap bahan secara mendekati 0 m/m. Nilai terbesar dari SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 94 Equivalent Elastic Strain pada simulasi model pisau mesin pencacah pisau yaitu pada bahan SKD 11 dengan nilai Equivalent Elastic Strain sebesar 14,366 x 10-7 m/m. Total Deformation Deformasi merupakan salah satu bentuk dari perubahan model simulasi sebagai adanya pembebanan saat beroperasi. Deformasi pada perancangan pisau digunakan untuk mengukur ketangguhan dari bahan ketika menerima beban [10]. Deformasi pada proses perancangan menggunakan deformasi elastis karena tegangan maksimum yang digunakan dibatasi di bawah tegangan luluh. Gambar 9 menunjukkan hasil simulasi bentuk persebaran deformasi pada pisau mesin pencacah plastik pada semua bahan. Nilai terbesar deformasi berada pada ujung dari pisau. Namun, bentuk persebaran deformasi pada model pisau pencacah plastik menunjukkan ketidak signifikan dari model ketika beroperasi menerima beban. Hal ini menunjukkan beban yang diterima pada bahan masih berada pada daerah elastis bahan [23] pada seluruh variasi bahan. Gambar 9. Hasil simulasi total deformation pada model pisau dengan bahan a HSS 18% Cr, b SKD 11, c JIS SUP 9 dan d VCN 150 Hasil simulasi model total deformation dengan variasi berbagai bahan ditunjukkan Gambar 10. Berdasarkan hasil dari simulasi model didapatkan nilai dari total deformasi yang maksimum pada setiap jenis bahan HSS 18%, SKD 11, JIS SUP 9 dan VCN 150 secara berturut-turut yaitu 18,923 x 10-10 m; 19,312 x 10-10 m; 17,722 x 10-10 m; dan 18,587 x 10-10 m. Sedangkan untuk nilai minimum Equivalent Elastic Strain hasil simulasi pada seluruh bahan yaitu 0 m. Nilai maksimum pada total deformation pada variasi bahan terkecil yaitu pada JIS SUP 9 sebesar 17,722 x 10-10 m. Namun untuk semua bahan SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 95 memiliki nilai total deformation sangat kecil. Hasil dari analisis simulasi model menunjukkan bahwa tegangan yang diberikan pisau mengakibatkan deformasi yang dihasilkan dapat diabaikan sehingga deformasi hampir tidak terjadi. Fenomena ini dikarenakan deformasi masih berada pada daerah elastik yang mengakibatkan pengaruh perubahan benda saat pembebanan sangat kecil [23], [24]. Perubahan bentuk dari model yang sangat kecil menunjukkan bahwa model simulasi tidak akan rusak dan dapat diterapkan pada mesin [25]. Deformasi menjadi aspek yang penting dalam analisa dikarenakan dapat merubah bentuk komponen yang menjadikan adanya gangguan pada kegunaannya [18]. Gambar 10. Perbandingan total deformation pada berbagai jenis bahan Safety Factor Faktor keamanan atau safety factor merupakan perbandingan antara kekuatan luluh bahan dengan tegangan yang terjadi. Tegangan yang terjadi pada penelitian ini yaitu tegangan von mises maksimum. Umumnya faktor keamanan didasari dari batas luluh dari suatu bahan [10]. Hasil simulasi model pisau mesin pencacah plastik dengan variasi semua bahan ditunjukkan pada Gambar 11 dengan nilai minimum dan maksimum angka keamanan sebesar 15. Distribusi hasil simulasi pemodelan menunjukkan kemerataan dari nilai angka keamanan pada seluruh bagian dari model pisau mesin pencacah plastik. Angka keamanan hasil dari simulasi model menunjukkan keamanan pada model perancangan pisau mesin pada saat pembebanan. Syarat keamanan suatu komponen dapat ditunjukkan dengan nilai safety factor yang didapatkan harus > 1 dari tegangan yang bekerja [26]. Hasil dari analisa didapatkan nilai faktor keamanan dari simulasi model pisau mesin pencacah memenuhi syarat untuk mampu menahan beban yang beroperasi. SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 96 Gambar 11. Hasil simulasi safety factor pada model pisau dengan bahan a HSS 18% Cr, b SKD 11, c SUS 9 JIS dan d VCN 150 Hasil dari analisa simulasi model pisau pencacah plastik dengan aspek Equivalent Von-Mises Stress, Equivalent Elastic Strain, Total Deformation dan Safety Factor bahan yang direkomendasikan dari segi kekuatan mekanis secara berturut turut yaitu bahan JIS SUP 9, HSS 18%, VCN 150 dan SKD 11. Hal ini dilihat dari nilai simulasi yang dihasilkan dan faktor keamanan. Disisi lain hasil menunjukkan bahwa semua variasi bahan memiliki nilai faktor keamanan yang aman sehingga pada dasarnya semua bahan dapat digunakan [10] dalam penggunaan pisau mesin pencacah. Namun dari segi ekonomis bahan HSS 18% merupakan bahan yang paling ekonomis dan mudah didapatkan. Bahan HSS 18% di lapangan dijual bebas dan sudah terstruktur dari segi model desain nya. Oleh karena itu HSS 18% dapat juga digunakan sebagai alternatif bahan pisau mesin pencacah plastik dari segi ekonominya. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dan pembahasan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa bahan yang direkomendasikan secara segi teknis mekanik dalam pembuatan pisau pencacah plastik yaitu JIS SUP 9. Hal tersebut dikarenakan memiliki nilai Equivalent Von-Mises Stress 27,695 x 10-2 MPa, Equivalent Elastic Strain 12,882 x 10-7 m/m, Total Deformation 17,722 x 10-10 m dan Safety Factor 15 hasil simulasi yang optimal dari bahan lainnya. Namun untuk bahan yang lain masih dapat digunakan dalam pembuatan pisau mesin pencacah plastik dengan pembebanan pengoperasian yang SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 97 sesuai dengan simulasi. Hal tersebut dikarenakan semua bahan masih memenuhi syarat dari segi mekanis simulasi model yang dilakukan. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih ditunjukkan kepada Workshop Teknologi Mekanik Politeknik Kelautan dan Perikanan Dumai yang telah memberikan kesempatan dalam melakukan penelitian. Selain itu penulis juga mengucapkan kepada tim teknis pembuatan mesin pencacah plastik yang telah membantu penulis dalam menentukan parameter bahan yang digunakan dalam pembuatan mesin pencacah plastik khususnya pada komponen pisau. REFERENSI [1] P. Purwaningrum, “Upaya Mengurangi Timbulan Sampah Plastik Di Lingkungan,” Indones. J. Urban Environ. Technol., vol. 8, no. 2, p. 141, 2016. [2] J. R. Jambeck et al., “Plastic waste inputs from land into the ocean,” 2015. [3] D. Yantony, H. L. Tosaleng, and K. Taslim, “Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Sumbu Menyudut untuk Usaha Mikro,” JTERA Jurnal Teknol. Rekayasa, vol. 4, no. 1, p. 47, 2019. [4] N. D. Anggraeni, “Analisa Kinerja Mesin Pencacah Botol Plastik Tipe Pet,” Mach. J. Tek. Mesin, vol. 5, no. 2, pp. 31–35, 2019. [5] S. Reddy and T. Raju, “Design and Development of mini plastic shredder machine,” in IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2018, vol. 455, pp. 1–6. [6] N. D. Anggraeni and A. E. Latief, “Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Gunting,” J. Rekayasa Hijau, vol. 2, no. 2, pp. 185–190, 2018. [7] E. K. Orhorhoro, A. E. Ikpeand, and R. I. Tamuno, “Performance Analysis of Locally Design Plastic Crushing Machine for Domestic and Industrial Use in Nigeria,” EJERS, Eur. J. Eng. Res. Sci., vol. 1, no. 2, pp. 26–30, 2016. [8] S. Bin Wu and X. B. Liu, “A Material Selection Method Based on Finite Element Method,” Adv. Mater. Res., vol. 887–888, pp. 1013–1016, 2014. [9] A. T. Şensoy, M. Çolak, I. Kaymaz, and F. Findik, “Optimal Material Selection for Total Hip Implant A Finite Element Case Study,” Arab. J. Sci. Eng., vol. 44, no. 12, pp. 10293–10301, 2019. [10] L. A. N. Wibawa, “Pengaruh Pemilihan Material Terhadap Kekuatan Rangka Main Landing Gear Untuk Pesawat UAV,” J. Teknol. Dan Terap. Bisnis, vol. 2, no. 1, pp. 48–52, 2019. [11] C. P. Yepes, R. M. A. Pelegrina, and M. G. J. Pertuz, “Analysis by means of the finite element method of the blades of a PET shredder machine with variation of material and geometry,” Contemp. Eng. Sci., vol. 11, no. 83, pp. 4113–4120, 2018. [12] N. D. Anggraeni and A. E. Latief, “Modifikasi Mata Pisau Mesin Pencacah Plastik Tipe Polyethylene,” in Seminar Nasional Rekayasa dan Aplikasi Teknik Mesin di Industri – XVI, 2017, pp. 69–78. [13] Widjanarko, “Pemilihan Pisau Potong Mesin Perajang Limbah Plastik Dengan Metode Quality Function Deployment Qfd Dan Value Engineering Ve Sebagai Alternatif Peningkatan Taraf Hidup,” Rotor, vol. 8, no. April, 2015. [14] D. Annur et al., “Material selection based on finite element method in customized iliac implant,” Mater. Sci. Forum, vol. 1000 MSF, pp. 82–89, 2020. [15] J. Böhme, V. Shim, A. Höch, M. Mütze, C. Müller, and C. Josten, “Clinical implementation of finite element models in pelvic ring surgery for prediction of implant behavior A case report,” Clin. Biomech., vol. 27, no. 9, pp. 872–878, 2012. [16] P. Dodkar, “Influence of material selection on finite element analysis and weight of SJME KINEMATIKA 04 Agustus 2021, pp 85-98 98 gear box casing,” vol. 7, no. 7, pp. 1094–1098, 2016. [17] S. Jokowiyono and S. Mulyadi, “Analisa Tegangan Von Mises Pada Alat Bantu Jalan Walker,” ROTOR, vol. 5, no. 2, pp. 34–41, 2012. [18] S. H. Pranoto, S. Yatnikasari, M. N. Asnan, and R. I. Yaqin, “Desain dan Analisis Mata Pisau Pencacah Untuk Pengolahan Sampah Plastik Menggunakan Finite Element Analysis,” Infotekmesin, vol. 11, no. 2, pp. 147–152, 2020. [19] P. Kumaran, N. Lakshminarayanan, A. V. Martin, R. George, and J. JoJo, “Design and analysis of shredder machine for e - Waste recycling using CATIA,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 993, no. 1, pp. 0–7, 2020. [20] D. Djumhariyanto, “Analisa Tegangan Poros Roda Mobil Listrik Dengan Metode Elemen Hingga,” J-Proteksion, vol. 1, no. 1, pp. 8–14, 2016. [21] M. S. Ramadhan, L. K. Mangalla, and Samhuddin, “Perancangan Dan Simulasi Frame Mobil Gokart,” ENTHALPY-Jurnal Ilm. Mhs. Tek. Mesin Peranc., vol. 3, no. 2, pp. 1–10, 2018. [22] K. M. Erokhin, E. S. Kalachnikov, and N. P. Kalashnikov, “Relation between the Young’s Modulus in Hooke’s Law and the Binding Energy of a Single Atom in Solid,” Int. J. Adv. Res. Phys. Sci., vol. 5, no. 12, pp. 38–40, 2018. [23] Z. Yin and L. Xu, “Finite element analysis and optimization design of paper cutter cutting blade based on ANSYS,” in Proceedings International Conference on Robots and Intelligent System, 2018, pp. 475–478. [24] Z. Abidin and B. R. Rama, “Analisa Distribusi Tegangan Dan Defleksi Connecting Rod Sepeda Motor 100 Cc Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Rekayasa Mesin Univ. Sriwij., vol. 15, no. 1, pp. 30–39, 2015. [25] J. Pratama and M. Mahardika, “Finite element analysis to determine the stress distribution, displacement and safety factor on a microplate for the fractured jaw case,” AIP Conf. Proc., vol. 1941, pp. 1–7, 2018. [26] S. H. Pranoto and M. Mahardika, “Design and finite element analysis of micro punch CNC machine modeling for medical devices,” AIP Conf. Proc., vol. 1941, 2018. ... Botol plastik ini dicacah oleh bilah pisau pencacah yang berputar sehingga diperoleh keluaran berupa serpihan plastik. Untuk tujuan itu, berbagai riset telah dilakukan seperti proses desain mesin pencacah [5][6][7], analisis tegangan pada pisau pencacah shredder blade [8], analisis kegagalan komponen pendukung mesin pencacah [9], hingga mekanisme keausan yang terjadi pada pisau pencacah [10]. ...... Penerapan tear force dalam pemodelan yang dilakukan dalam penelitian ini ditempuh karena berbagai kajian terkait analisis tegangan yang telah dilakukan sebelumnya menggunakan berat dari botol plastik yang terbebani [8]. Penelitian yang disajikan dalam tulisan artikel ini juga hampir sejalan dengan yang dilakukan oleh Nasr dan Yehia [13]. ...Plastic flakes from shredding processes are produced by tearing plastic waste with shredder blades. During the shredding process, the tearing forces are the main source of loading on the tip of the shredder blades. Therefore, this research aims to investigate the working stresses on the blades when subjected to the tearing forces during shredding. Thus, the working stresses on these blades can be computed by applying the finite element method. In this research, the blades are modeled by two kinds of finite elements, the triangular plane stress element and the tetrahedron element, with linear shape functions. As a result, the maximum stresses on the blades are in the range of 49 to 52 MPa for both models. These maximum working stresses are below the yield strength of the material used to manufacture the blades, ASTM A36 with a yield strength of 250 MPa. Overall, it can be concluded that there are no significant differences in the computed working stresses among the blades. Abstrak Serpihan plastik dari proses pencacahan sampah plastik dihasilkan melalui perobekan plastik oleh pisau pencacah. Selama pencacahan, gaya perobekan merupakan sumber pembebanan utama yang bekerja di ujung pisau pencacah. Untuk itu, penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi tegangan kerja pada pisau pencacah akibat gaya perobekan plastik dalam proses pencacahan. Selanjutnya, tegangan kerja yang terjadi pada pisau pencacah dapat dihitung dengan menerapkan metode elemen hingga. Dalam penelitian ini, pisau pencacah dimodelkan dengan dua jenis elemen hingga, yaitu elemen segitiga tegangan bidang dan elemen tetrahedron, dengan fungsi bentuk linier. Merujuk pada hasil komputasi yang diperoleh, tegangan maksimum berada dalam rentang 49-52 MPa untuk kedua pemodelan dengan jenis elemen hingga yang disebutkan. Besar tegangan kerja ini masih jauh berada di bawah nilai luluh material yang digunakan yaitu ASTM A36 sebesar 250 MPa. Akhirnya dapat disimpulkan bahwa tidak ada perbedaaan tegangan kerja yang cukup signifikan untuk kedua model yang diterapkan pada pisau pencacah. Kata kunci tegangan kerja; metode elemen hingga; pisau pencacah; tegangan von KumaranN LakshminarayananAlen V MartinJones JoJoIn the current scenario wherein technical gadgets are ruling everywhere from personal mobile phones to official devices technological usage of the electronic and electrical gadgets is increasing day by day and the very big challenge behind it is the disposal and recycling to reduce the effect of toxic materials used in these equipment’s. Most of the countries have been disposing in huge contents of e-waste into dumping yards on abandoned islands disturbing the eco-system. This has been taken as a serious environmental issue all across the world. Even though, lots of disposal methods are in existence for safe disposal, there had been a list of limitations too. The usage of poisonous metals in micron sizes, chemicals in batteries etc. This project, is an attempt to model a crushing machine to dismantle and crush the small electronic gadgets like laptop, mobile phones and i-pads after its life time. The design of the new shredder machine with effective blade profile is to be modeled to crush the used equipment for a size that can be recycled. This project is thus to design a suitable shredder and an analysis using CATIA is expected to provide an optimum solution for the e-waste recycling problem, a need of the hour. Nuha Desi AnggraeniProduksi sampah plastik sepanjang tahun 2015 mencapai angka 146 ton per tahun. Jumlah ini merupakan jumlah sampah terbanyak dibandingkan dengan sektor-sektor persampahan lain. Sampah plastik tersebut paling banyak adalah sampah plastik kemasan yang sering digunakan untuk mengemas makanan maupun minuman. Karena jumlah sampah tersebut, maka sampah plastik perlu dilakukan pengolahan agar dapat dimanfaatkan kembali menjadi benda lain. Salah satu pemanfaatan sampah plastik adalah dengan melakukan pencacahan plastik untuk dimanfaatkan kembali. Pada penelitian sebelumnya, telah dibangun sebuah mesin pencacah plastik crusher tipe gunting dengan kapasitas 50 kg/jam dengan mesin penggerak berupa mesin diesel. Mesin pencacah plastik tersebut perlu diiuji kinerjanya untuk mengetahui kesesuaian hasil realisasi dengan perancangan awal. Kinerja mesin yang diuji dan dianalisa yaitu kapasitas mesin, tingkat kebisingan, efisiensi pencacahan, getaran mesin dan kualitas pencacahan. Hasil pengujian memperlihatkan kapasitas aktual mesin adalah 36,68 kg/jam, efisiensi hasil pencacahan 73,37%, tingkat kebisingan saat melakukan pencacahan adalah 80,6 dB, getaran yang dihasilkan saat melakukan pencacahn adalah 4,9 mm/s2, dan rendemen hasil pencacahan 73,45%.ABSTRAK Jumlah sampah plastik yang dibuang kelaut oleh Indonesia jumlahnya mendekati 200 juta ton. Jumlah ini berada di bawah Tiongkok yang menghasilkan sampah plastik mencapai 262,9 juta ton. Pada saat yang sama, kebutuhan akan plastik di Indonesia baru terpenuhi sekitar 64% dari total 5 juta ton plastik. Sampah plastik yang dibuang kelaut, seharusnya dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Sampah plastik yang telah ada, perlu diolah agar dapat dimanfaatkan kembali sebagai plastik produksi. Pengolahan sampah plastik yang paling sederhana adalah dengan mencacah plastik yang telah ada menjadi serpihan-serpihan kecil menggunakan mesin pencacah. Mesin pencacah dapat digunakan dimanapun karena menggunakan mesin diesel sebagai penggeraknya. Mekanisme pencacahan yang digunakan menggunakan tipe gunting. Hasil perancangan mesin pencacah menggunakan 5 mata pisau dengan spesifikasi, panjang 180 mm, lebar 50 mm, tebal 10 mm dan sudut mata pisau 35° dengan panjang poros penggerak 450 mm, diameter 30 mm. Kata kunciplastik, mesin, daur ulang. ABSTRACT The amount of plastic waste discharged into the sea by Indonesia is approximately 200 million tons. This amount is below China which produces plastic waste reaches million tons. At the same time, the need for plastics in Indonesia is only fulfilled about 64% of the total 5 million tons of plastic. Plastic waste discharged into the sea, should be utilized to meet these needs. Plastic waste that has been there, needs to be processed in order to be reused as a production plastic. The simplest plastic waste processing is to chop the already existing plastic into small pieces. This chopper machine can be used anywhere because it uses a diesel engine as its propulsion. The enumeration mechanism used with scissor type. The design of the enumerator machine uses 5 blades with specifications, length of 180 mm, width 50 mm, 10 mm thick and 35 ° knife angle with 450 mm drive length, 30 mm diameter. Keyword plastic, machine, recycleDidit YantonyHarman L. TosalengKartiny TaslimSampah plastik merupakan masalah yang sangat serius bagi lingkungan, karena plastik adalah bahan yang sulit terurai oleh bakteri dan dapat memakan waktu puluhan atau bahkan ratusan tahun untuk terurai secara alami. Diperlukan upaya untuk memanfaatkan sampah plastik sebagai bahan daur ulang untuk mengurangi jumlah sampah yang telah ada, terutama untuk botol plastik organik yang dapat ditemukan di hampir setiap tempat. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah mesin penghancur plastik portabel tipe sumbu menyudut dengan memperhatikan faktor ergonomis dan akan membantu menghancurkan botol plastik bekas yang berbiaya murah. Metode yang digunakan terdiri dari proses desain penghancur, mengingat dibutuhkannya kekuatan untuk menghancurkan plastik. Setelah proses desain selesai, dilanjutkan dengan proses pembuatannya sehingga menjadi mesin yang bisa mendaur ulang botol-botol plastik. Hasil yang diperoleh bahwa kapasitas mesin yang diproduksi dengan ukuran 64cm L x 28cm W mampu menghancurkan botol plastik sebanyak 20 kg/jam. Sementara itu, ukuran rata-rata serpihan botol plastik di bawah 30 mm2. Dengan demikian, hasil dari penghancuran ini dapat mengurangi tempat penyimpanan limbah botol plastik terutama bagi pengumpul tingkat pertama. Lasinta Ari Nendra WibawaPenelitian ini mengkaji tentang pengaruh pemilihan material terhadap kekuatan rangka main landing gear untuk pesawat UAV menggunakan metode elemen hingga. Analisis statik linear dilakukan menggunakan software Autodesk Inventor Professional 2017. Material rangka main landing gear menggunakan Aluminium 5052-H38, Aluminium 5083 87 Cold Formed, Aluminium 6061, dan CFRP. Pesawat UAV memiliki berat 85 kg dengan kecepatan landing 10 m/s dan waktu impak 0,5 detik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa rangka main landing gear dari yang paling ringan berturut-turut yaitu CFRP, Al 5083 87 Cold Formed, Al 5052-H38, dan Al 6061. Material yang memiliki faktor keamanan dari yang paling besar berturut-turut yaitu CFRP, Al 5083 87 Cold Formed, Al 6061, dan Al as the most frequent bone tumor cases, can be found in the pelvis bone. Within the pelvis, the ilium is the most common location for osteosarcoma, followed by the acetabulum and then the ischium. Surgery of pelvis is difficult and the reconstruction is complicated mainly due to the geometry complexity and also the weight support function of the pelvis. Endoprosthesis of the ilium is therefore designed to increase the quality of life of the patient. In this study, the iliac implant is designed based on the natural geometry of the ilium, and the size is modified to fit the morphometry of the Eastern Asian. A finite element method FEM is proposed as a basic study in material selection. Titanium and its alloy Ti-6Al-4V are studied as the potential candidate for the proposed implant while the finite analysis of the bone was also included. As a preliminary study, in this FEM, only the static load is given, each material is assumed to be isotropic and the contacts were considered bonded. FEM in this study is expected to give a better understanding of the stress distribution, and to optimize the selection of selection of most proper materials in engineering design is known as an important stage of the design process. In order to successfully complete this stage, it is necessary to have sufficient knowledge about the structure of materials, density, melting point, thermal expansion coefficient, tensile and yield strength, elongation, modulus of elasticity, hardness and many other properties. There are several selection systems that help the design engineer to choose most suitable material that meet the required properties. In the field of bioengineering, the selection of materials and the development of new materials for the clinical needs are increasingly important. In this study, the cases of optimal implant stabilization were investigated, material alternatives for hip prosthesis were evaluated, and optimal materials were determined. Using computerized tomography data with MIMICS software, virtual surgery was applied the hip bone and the implant was attached to bone. Boundary conditions and material properties have been defined, and finite element model has been created. FEA investigation of the mechanical behavior of the hip implant for various material alternatives determined by the CES software showed that the best material candidate is austenitic, annealed and biodurable stainless steel in terms of the micromotions at the implant–bone cement interface regarding osseointegration. This candidate showed less strain value than the most commercially used hip implant material, Ti6Al4V. Therefore, the findings of this study suggest that the use of some specific stainless steel materials for implants may reduce the operation cost and increase the operation success for the total hip arthroplasty.
ABSTRAKMesin pencacah sampah organik dikembangkan untuk mendapatkan hasil cacahan yang berukuran kecil sesuai standar kualitas kompos yang ditetapkan oleh BSN yaitu berukuran 0,55-25 mm agar proses membuat kompos menjadi lebih cepat dan lebih baik. Kombinasi pisau pemotong tipe crusher dan silinder pemotong tipe reel menjadi solusi untuk mendapatkan hasil cacahan yang kecil.
ArticlePDF AvailableAbstractSalah satu komponen utama mesin pencacah sampah plastik adalah mata pisau. Pada manufaktur lokal, proses desain, pemilihan material dan perlakuan panas pada pembuatan mata pisau sering diabaikan, padahal kriteria tersebut sangat berpengaruh terhadap hasil dan kapasitas cacahan serta umur pakai dari mata pisau. Oleh karena itu, dilakukanlah penelitian ini untuk memperoleh tahapan proses pembuatan mata pisau yang menghasilkan pisau dengan kriteria keras, tangguh, tahan terhadap aus dan korosi. Untuk menghasilkan mata pisau yang tajam dan keras, mata pisau harus dirancang dengan sudut yang sesuai sehingga memiliki gaya pemakanan yang kecil serta pemilihan material yang memiliki hardenability baik seperti material baja perkakas jenis AISI D2. Dimensi pisau dirancang dengan ukuran 13x 95x240 mm untuk pisau statis dan 13x45x240 mm untuk pisau dinamis serta sudut mata pisau sebesar 35o. Pada penelitian ini, tahapan pembuatan mata pisau diawali dengan proses pemotongan material, proses milling untuk memperoleh dimensi yang diinginkan, pembuatan sudut mata pisau, pembuatan slot dan lubang, proses perlakuan panas, dan yang terakhir adalah proses finishing. Dari proses perlakuan panas, diperoleh kekerasan mata pisau sebesar 710 HV. Proses ini dapat meningkatkan kekerasan material lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan material tanpa proses perlakuan panas 296 HV. Proses finishing yang dilakukan adalah proses grinding yang bertujuan untuk memperoleh ketajaman sudut pisau serta tampilan dekoratif yang baik. Dari beberapa tahapan proses yang telah dilakukan, diperoleh produk mata pisau yang memiliki kriteria yang siap digunakan sebagai mata pisau pencacah sampah plastik. Discover the world's research25+ million members160+ million publication billion citationsJoin for freeContent may be subject to copyright. e-ISSN 2686-3545 p-ISSN 2656-6664 Research Paper Vol 3, No 1, Tahun 2021 Pembuatan Mata Pisau Mesin Pencacah Sampah Plastik dengan Material AISI D2 yang Dikeraskan Setiani Ibrahim1 Megarini Hersaputri1 Vici Inouki Panjaitan1 1 Program Studi Teknologi Pengelasan dan Fabrikasi, Fakultas Vokasi, Institut Teknologi Sains Bandung Email Abstrak Salah satu komponen utama mesin pencacah sampah plastik adalah mata pisau. Pada manufaktur lokal, proses desain, pemilihan material dan perlakuan panas pada pembuatan mata pisau sering diabaikan, padahal kriteria tersebut sangat berpengaruh terhadap hasil dan kapasitas cacahan serta umur pakai dari mata pisau. Oleh karena itu, dilakukanlah penelitian ini untuk memperoleh tahapan proses pembuatan mata pisau yang menghasilkan pisau dengan kriteria keras, tangguh, tahan terhadap aus dan korosi. Untuk menghasilkan mata pisau yang tajam dan keras, mata pisau harus dirancang dengan sudut yang sesuai sehingga memiliki gaya pemakanan yang kecil serta pemilihan material yang memiliki hardenability baik seperti material baja perkakas jenis AISI D2. Dimensi pisau dirancang dengan ukuran 13x 95x240 mm untuk pisau statis dan 13x45x240 mm untuk pisau dinamis serta sudut mata pisau sebesar 35o. Pada penelitian ini, tahapan pembuatan mata pisau diawali dengan proses pemotongan material, proses milling untuk memperoleh dimensi yang diinginkan, pembuatan sudut mata pisau, pembuatan slot dan lubang, proses perlakuan panas, dan yang terakhir adalah proses finishing. Dari proses perlakuan panas, diperoleh kekerasan mata pisau sebesar 710 HV. Proses ini dapat meningkatkan kekerasan material lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan material tanpa proses perlakuan panas 296 HV. Proses finishing yang dilakukan adalah proses grinding yang bertujuan untuk memperoleh ketajaman sudut pisau serta tampilan dekoratif yang baik. Dari beberapa tahapan proses yang telah dilakukan, diperoleh produk mata pisau yang memiliki kriteria yang siap digunakan sebagai mata pisau pencacah sampah plastik. Kata kunci Pisau Pencacah, AISI D2 , Machining, Perlakuan Panas e-ISSN 2686-3545 p-ISSN 2656-6664 Research Paper Vol 3, No 1, Tahun 2021 1 Pendahuluan Pemanfaataan sampah plastik untuk didaur ulang sangat penting sebagai upaya penanggulangan sampah plastik yang semakin hari semakin meningkat jumlahnya. Teknologi penanggulangan sampah yang telah dikembangkan salah satunya adalah EDP environmentally Degredable Polymeric Materials yaitu dengan menambahkan bahan tertentu ke dalam bahan baku pembuatan plastik yang bertujuan untuk mendegradasi dan memiliki sifat mampu urai Winursito, 2014. Penanggulangan pada sampah yang tidak mampu urai dilakukan dengan proses recycle daur ulang. Proses daur ulang sampah yang tidak dapat diurai dilakukan dengan metode melting dan peletisasi yang diawali dengan tahap pemilahan, pencacahan, pelelehan, penyaringan dan peletisasi ITSN. Tahap awal proses pemilahan dan pencacahan dapat dilakukan dalam skala kecil, oleh karena itu pembuatan mesin pencacah sampah plastik diharapkah dapat membantu proses pencacahan sampah serta meningkatkan nilai ekonomi dari sampah yang sudah dicacah pada industri pegolahan sampah dalam skala kecil Komponen terpenting pada mesin pencacah plastik salah satunya adalah mata pisau. Pemilihan material pisau dan proses perlakuan panas pada pisau merupakan tahapan penting yang harus dilakukan guna memperoleh kualitas pisau yang baik dan umur pakai yang panjang. Material yang digunakan untuk mata pisau sebagian besar adalah jenis baja karbon, antara lain JIS S45C, JIS G3101/SS400 Ahmad dkk, 2018 dan JIS S30C Nuha & Alfan, 2017, tetapi jenis material yang lebih tepat untuk digunakan sebagai mata pisau adalah jenis baja perkakas, seperti AISI D2 yang kemudian dilakukan proses perlakuan panas sehingga diperoleh nilai kekerasan yang lebih tinggi yang akan memberikan ketahanan terhadap aus Setiani, 2019. Selain pemilihan material dan proses perlakuan panas yang tepat, desain pisau serta pemilihan sudut pisau juga merupakan parameter penting. Sudut ideal mata pisau adalah antara 350 – 450, semakin kecil sudut mata pisau maka pisau akan semakin tajam, sehingga gaya yang digunakan untuk memotong plastik menjadi semakin kecil Nuha & Alfan, 2017. Proses pembuatan pisau dimulai dengan pemilihan material pisau kemudian dilanjutkan dengan proses pemotongan sesuai dengan dimensi yang dibutuhkan kemudian dilakukan proses permesinan, proses perlakuan panas dan tahap finishing. 2 Metodologi Metodologi yang dilakukan pada tahap awal adalah pengumpulan data mengenai desain dan kriteria mata pisau pencacah sampah plastik, kemudian dilakukan pemilihan material yang tepat untuk mata pisau sesuai desain dan kriteria yang telah dibuat. Proses pembuatan mata pisau terdiri dari proses pemotongan dan permesinan untuk memperoleh dimensi yang sesuai dengan desain. Material pisau dipotong menggunakan bandsaw, kemudian dilanjutkan dengan proses milling untuk memperoleh sudut pisau, lubang dan slot. Tahapan terpenting pada pembuatan pisau adalah tahap proses perlakuan panas, Pisau yang sudah selesai di machining kemudian dilakukan proses hardening, dengan memanaskan benda kerja dan mendinginkannya pada media udara, setelah mencapai temperatur kamar kemudian dilakukan proses tempering. Pada tahap ini kriteria pisau yang tajam, keras, tangguh, tahan terhadap korosi dan tahan aus diperoleh. Proses pengujian kekerasan merupakan proses pengujian yang dilakukan setelah proses hardening selesai, karena tujuan dari proses hardening adalah untuk memperoleh peningkatan nilai kekerasan pada seluruh bagian dari mata pisau. Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui peningkatan nilai kekerasan pada mata pisau sebelum dan setelah proses hardening tersebut . Tahap akhir pada pembuatan mata pisau adalah proses grinding untuk memperoleh dimensi yang presisi sesuai dengan desain dan memperoleh ketajaman sesuai kriteria 3 Data dan Pembahasan Desain Mata Pisau Pisau pencacah yang dibuat memiliki desain yang sederhana, terdiri dari 2 buah mata pisau statis diam dan 3 buah mata pisau dinamis gerak. Pisau tersebut digunakan pada mesin pencacah plastik sistem crusher yang bekerja dengan cara e-ISSN 2686-3545 p-ISSN 2656-6664 Research Paper Vol 3, No 1, Tahun 2021 merusak struktur plastik sehingga diperoleh hasil cacahan dalam bentuk serpihan kecil. Pisau statis ditempatkan di kanan dan kiri pada rangka dudukan pisau dan pisau dinamis dipasang pada poros. Pisau statis dapat digeser karena terdapat slot untuk menyesesuaikan posisi pisau sesuai dengan ketebalan plastik yang akan dicacah sedangkan pisau dinamis dipasang permanen. Gambar 1. Mesin pencacah plastik crusher Mata pisau statis diam berukuran 13 x 95 x 240 mm dengan sudut pisau 350 dan 2 buah slot dengan diameter 12 mm sepanjang 50 mm yang dipasang menggunakan baut untuk mengatur posisi pisau pada rangka dudukan sehingga dapat disesuaikan dengan cara di maju atau mundur kan sesuai dengan ketebalan plastik yang akan dicacah, sedangkan mata pisau dinamis gerak berukuran 13 x 45 x 240 mm, dengan sudut 350 dengan 2 buah lubang berdiameter 12 mm yang berfungsi untuk memasangkan mata pisau pada poros dengan baut. Gambar 2. Desain pisau statis Gambar 3. Desain pisau dinamis Material Pisau Material pisau yang digunakan sebagai pencacah harus memiliki kriteria sebagai berikut; tajam, memiliki nilai kekerasan yang tinggi, tangguh, tahan terhadap korosi dan tahan aus. Baja perkakas merupakan material yang tepat sebagai bahan baku mata pisau, dari beberapa jenis baja perkakas yang tersedia di pasaran, baja perkakas jenis AISI D2 merupakan jenis baja perkakas dengan hardenability yang tinggi sehingga material tersebut banyak digunakan sebagai bahan baku pisau. Baja perkakas AISI D2 merupakan Cold-Work Tool Steel, baja tersebut dapat dikeraskan dengan proses perlakuan panas karena memiliki kadar karbon antara 1 – 1,4 % yang cukup untuk mentriger terbentuknya martensit dan karbida. Unsur-unsur lain pada baja perkakas AISI D2 seperti Mn mampu meningkatkan ketahanan terhadap aus, serta Mo dan V yang memberikan peranan penting pada pembentukan karbida sehingga nilai kekerasannya bisa meningkat. Unsur tertinggi pada baja perkakas AISI D2 adalah Cr yaitu antara 11-12%, unsur tersebut mampu memberikan ketahanan terhadap aus karena membentuk karbida dan korosi yang baik Totten, 2006. Proses Pembuatan Pisau Proses Pemotongan Tahapan pertama pada proses pembuatan mata pisau pencacah adalah proses pemotongan. Material AISI D2 dipotong sesuai ukuran panjang dan lebar nya dengan diberikan kelebihan ukuran sebesar 3 mm pada pisau statis dan pisau dinamis. Proses pemotongan menggunakan mesin gerjagi jenis bandsaw Proses Pemesinan Setalah dilakukan proses pemotongan pada material pisau, tahap selanjutnya adalah proses permesinan yang dimulai dengan proses milling yaitu proses pengurangan permukaan material mata pisau untuk memperoleh ukuran tebal, panjang dan lebar sesuai desain. Tahap selanjutnya adalah proses pembuatan sudut sebesar 350 untuk semua mata pisau dan tahap permesinan terakhir adalah proses pembuatan slot pada mata pisau statis sebanyak 3 buah e-ISSN 2686-3545 p-ISSN 2656-6664 Research Paper Vol 3, No 1, Tahun 2021 dengan diameter 12 mm sepanjang 50 mm dan pembuatan lubang sebanyak 2 buah berdiameter 12 mm pada mata pisau dinamis. Proses Perlakuan Panas Proses perlakuan panas pada mata pisau pencacah diawali dengan pemanasan mata pisau dengan laju pemanasan sebesar 50C per menit hingga mencapai temperatur pre heat 1 yaitu 6500C dengan lama penahanan pada temperatur tersebut selama 30 menit, kemudian dipanaskan kembali sampai temperatur pre heat 2 yaitu 8500C dengan lama penahanan selama 30 menit dan dilanjutkan pemanasannya sampai temperatur austenisasinya yaitu 10300C kemudian diikuti dengan proses pendinginan pada media udara. Setelah proses pendinginan mencapai temperatur kamar dilanjutkan sesegera mungkin ke proses tempering untuk menghindari terjadinya cracking, proses tempering dilakukan sebanyak dua kali, dengan temperature dan waktu penahanan yang sama yaitu pada temperatur 2000C dan lama penahanan selama 120 menit Tabel 1. Parameter proses perlakuan panas Parameter Proses Perlakuan Panas AISI D2 4. Lama Penahanan Pre Heat 1 6. Lama Penahanan Pre Heat 2 7. Temperatur Austenisasi 8. Lama Penahanan Austenisasi 10. Temperatur Temper Pertama 11. Lama Penahanan Temper Pertama 12. Temperatur Temper Kedua 13. Lama Penahanan Temper Kedua Gambar 4 Kurva proses perlakuan panas AISI D2 Pengujian kekerasan yang dilakukan untuk mengetahui nilai kekerasan pada mata pisau sebelum dilakukan proses perlakuan panas dan setelah proses perlakuan panas adalah pengujian kekerasan micro-vickers kelebihan dari pengujian micro-vickers adalah jejak indentasi yang kecil sehingga dapat mengidentifikasi kekerasan dengan akurat ASTM E384, 2007, pengujian dilakukan sebanyak 7 titik pada sepanjang mata pisau dengan jarak 1 mm untuk menghindari daerah yang terkena strain hardening dari bekas indentasi sebelumnya. Nilai kekerasan sebelum dilakukan proses perlakuan panas as-received adalah 296 HV dan nilai kekerasan setelah proses perlakuan panas treated adalah 710 HV, terjadi peningkatan nilai kekerasan yang signifikan setelah proses perlakuan panas, dengan demikian kriteria mata pisau bisa dicapai Tabel 2. Nilai kekerasan Micro Vickers as-received Tabel 3. Nilai kekerasan Micro Vickers treated Proses Grinding Proses grinding merupakan tahapan akhir pada proses pembuatan mata pisau yang merupakan proses pengolahan permukaan mata pisau hingga memperoleh dimensi yang presisi sesuai desain dan untuk memperoleh ketajaman dengan sudut pisau 350 sesuai kriteria, menggunakan mesin grinding permukaan surface grinding dengan partikel abrasif. e-ISSN 2686-3545 p-ISSN 2656-6664 Research Paper Vol 3, No 1, Tahun 2021 Gambar 5. Mata pisau statis pencacah sampah plastik Gambar 6. Mata pisau dinamis pencacah sampah plastik 4 Kesimpulan dan Saran Tahapan proses permesinan pada mata pisau pencacah adalah proses pemotongan, proses milling, pembuatan sudut, pembuatan lubang, proses perlakuan panas dan proses grinding. Pada proses perlakuan panas, mata pisau pencacah mengalami peningkatan nilai kekerasan, yaitu 710 HV dibandingkan dengan mata pisau sebelum dilakukan proses perlakuan panas 296 HV, dengan demikian mata pisau tersebut telah sesuai dengan kriteria mata pisau pencacah sampah plastik yang keras, tangguh dan tahan terhadap aus dan korosi. Diperlukan pengujian mata pisau untuk mengetahui ukuran dan kapasitas hasil cacahan sampah plastik. Referensi I, Winursito Perkembangan dan evaluasi terjadinya degradasi pada plastik oxo-degradable, Prosiding seminar kulit, karet dan plastik 2014 Sistem pengumpulan sampah plastik terintegrasi dengan pendekatan ergonomic guna meningkatkan peran serta masyarakat, Teknik Industri ITSN K, Ahmad., J, A, Aam., Wahyu Hubungan diameter mata pisau dan ring terhadap hasil cacahan mesin pencacah gelas plastik 220 mL dengan metode VDI 2221, UNJ 2018 A, D, Nuha., L, E, ALfan Modifikasi Mata Pisau Mesin Pencacah Plastik Tipe Polyethylene Seminar Nasional – XVI ISSN 1693-3168 Rekayasa dan Aplikasi Teknik Mesin di Industri Kampus ITENAS 2017 I, Setiani Kajian perbandingan komposisi kimia, sifat mekanik dan ketahanan aus terhadap baja perkakas AISI D2 pada aplikasi DIES 2019 G, E, Totten Steel heat treatment, Taylor and francis 2006 ASTM Micro Vickers, ASM International 2007 K, Singh., R, K, Kartikhar., S, G, Sapate Microstructure evolution and abrasive wear behaviour of D2 steel, J Wear 2015 ... Dengan media quenching udara dan tempering pada suhu 200 °C kekerasan yang diperoleh sebesar 710 HVN. Akan tetapi, dengan media quenching udara maka waktu pendinginannya tergolong lambat [7]. Penelitian selanjutnya pada baja perkakas SKD 11 dilakukan dengan metode hardeningtemperingnitriding. ...Naufal Hanif Fadhlurrohman AzizSulistyono SulistyonoHeat treatment is a process of renewing the metal structure by heating the specimen to a temperature below the melting point and a certain time, which is then cooled in a cooling medium to change the physical and mechanical properties. This study aims to determine the effect of quenching media and tempering temperature on the hardness value of DC 11 steel. This study used an experimental method with hardening at 990 °C and a holding time of 30 minutes with quenching media with SAE 10W-30 oil and NaCl solution. %. After that, tempering was carried out at 250 °C, 350 °C, and 450 °C with a holding time of 2 hours. Then, the specimens were tested for hardness using the Rockwell method. Based on the results of the study, it was found that the effect with the highest hardness value was found in the quenching media with NaCl solution and a tempering temperature of 250 °C of HRC. The conclusion obtained is that the higher the tempering temperature, the lower the hardness has not been able to resolve any references for this publication.
FilterDapurAksesoris DapurPeralatan BakingOlahragaHiking & CampingRumah TanggaTamanPertukanganAlat PerkebunanMasukkan Kata KunciTekan enter untuk tambah kata produk untuk "pisau pencacah" 1 - 60 dari cacah tulang daging tebal-kapak baja-sabit 24AdMESIN PENCACAH PLASTIK PISAU 1%Kab. TangerangGading 4AdTerlarisgolok kebun full tang asli-parang baja-pisau cacah-asli baja per 70+AdPisau Dapur Slicer Knife Stainless Steel Gagang Kayu Super Tajam - BaratHESTIA 250+AdTerlarisPisau Koki Super Tajam JAPANESE SUPER KNIFE Stainless Steel Pisau BaratBEC House Official 750+TerlarisBright Crown Pisau Daging Super Tajam Pencacah Tulang Daging TangerangBright Crown 50+Home LivingCypruz Chopper Pencacah Bumbu Gilingan Pisau Double Mesin Atas TokopediaCypruz 10pisau pencacah daging/pengupas kelapa muda 2Mata Pisau Pencacah Sayur SDL160 Pisau Cacah Sayur Mesin SDL 1%Jakarta 3Spare Part Pisau Blade Set Mesin Pencacah Sayur Food Cutter 1%Jakarta TimurWillman Official StoreTerjual 1
bentuk pisau pencacah plastik
